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PDA Adapterkabel Anleitung zum Bau von PDA-Adapterkabeln für Flugzeug und PC (MDA, IPAQ/HP) Geschrieben und fotografiert von Marcel Blank Version: 1.0 Datum: 31.12.2006

FLARM Einbauanleitung - Einleitung

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Inhaltsverzeichnis: 1. Einleitung ........................................................................................................................... 3 2. Der Flugzeugadapter .......................................................................................................... 4 3. Das PDA-Kabel.................................................................................................................. 9 4. Der PC-Adapter................................................................................................................ 11 5. Der Einsatz des Adapters ................................................................................................. 15

5.1. In der Luft................................................................................................................. 15 5.2. Am Boden ................................................................................................................ 16

6. Fazit .................................................................................................................................. 17 7. Anhang ............................................................................................................................. 18

7.1. Steckerbelegungen rund um FLARM/PC/PDA ....................................................... 18 7.1.1. USB-Buchse (PC-Seite): .................................................................................. 18 7.1.2. Seriell (Stecker – PC-Seite): ............................................................................ 18 7.1.3. 8pol Stecker (RJ45).......................................................................................... 18 7.1.4. MDA................................................................................................................. 19 7.1.5. IPAQ (3850, 4700, 4150, …)........................................................................... 20

FLARM Einbauanleitung - Einleitung

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1. Einleitung In dieser Anleitung beschreibe ich den Bau von Adapterkabeln für die Nutzung von PDAs an FLARM-Geräten (und anderen Loggern) sowie am PC. Ziel war es, diese Kabel möglichst preisgünstig und vielseitig auszulegen, so dass so wenige Adapterkabel wie nötig entstehen. In unserem Verein setzen wir als Abstandswarngerät FLARM (www.flarm.com) ein. Da dieses ein GPS-Signal samt Informationen über andere Flugzeuge in der Nähe ausgibt, ist es interessant dieses Signal an ein PDA weiterzuleiten. Letzteres benutzt wiederrum eine spezielle Flugsoftware (pocket*strepla, seeyou, xcsoar oder soaringpilot). Diese bietet hervorragende Navigationshilfen sowie laufende Auswertungen über zurückgelegte Flugstrecken und Endanflughilfen. Um nun beide Geräte miteinander kommunizieren zu lassen, haben wir als erstes in jedes Clubflugzeug ein PDA-Anschlußpanel eingebaut. Dieses ist im Prinzip eine RJ45-Netzwerkdose mit zwei Ausgängen. Die Belegung der acht Adern richtet sich an die offiziell genormte Belegung von FAI-Loggern. Somit lassen sich mit Hilfe normaler Patchkabel (1:1-Belegung) an dem einen Anschluss ein normaler Logger (volkslogger, posigraph, u.a.) anschließen. Dessen GPS-Signal samt Zielvorgabe dient dem Flugzeug eigenen Endanflugrechner als Datenquelle. Der andere Anschluss dient als Ausgangsposition für den hier beschriebenen Adapter. Die offizielle Belegung sieht eine Spannung von ca. 12V und einen seriellen Anschluss vor. Den seriellen Anschluss kann man dem PDA direkt zuführen, jedoch müssen die ungeregelten 12V erst noch auf eine geregelte Spannung von 5V herabgesetzt werden. Die Wahl fiel auf die günstig am Markt verfügbaren, so genannten 3in1-Ladeadapter. Diese zeichnen sich durch einen, für die 12V-Zigarettenanzünder-Dose gedachten Adapter mit USB-Anschlussdose und einem USB-Kabel für das entsprechende PDA-Modell aus. Mit dem Kabel alleine lässt sich das PDA am Rechner laden und per USB synchronisieren. (Diese Sets sind für unter 15,-€ zu haben bei z.B. 3..2..1..deins) Im ersten Abschnitt geht es um den Umbau des Adapters auf RJ45-Eingang. Im zweiten Abschnitt wird das USB-Kabel modifiziert, um die seriellen Signale an das PDA weiterzugeben. Im dritten Abschnitt gehe ich auf einen speziellen Adapter ein, der es ermöglicht, das im zweiten Abschnitt angefertigte Kabel zu benutzen, um den Segelflugsimulator ‚Condor’ (www.condorsoaring.com) als ‚GPS’-Quelle zu nutzen. Vorteil dieses Szenarios ist die gefahrlose Erlernung der Bedienung der PDA-Software in einer realen Situation. So können am PC gewisse Flugsituationen (z.B. Endanflug) erflogen werden und man kann die Nutzung der PDA-Software erlernen. Fliegt man dann in einem realen Segelflugzeug, ist die Nutzung des PDAs keine zusätzliche Belastung mehr und man kann von den vorher optimierten Einstellungen und dem sicheren Umgang profitieren. Auch im theoretischen Unterricht kann dieser Adapter samt Simulation eingesetzt werden. Denn so kann der Fluglehrer per Beamer gewisse, interessante Flugsituationen vorführen, während die Schüler das PDA in die Hand nehmen und spielerisch die Handhabung erlernen und verstehen können. Ein ideales Hilfsmittel für die Streckenflugschulung.

FLARM Einbauanleitung - Der Flugzeugadapter

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2. Der Flugzeugadapter Um das PDA im Flugzeug nutzen zu können, benötigt es 5V und ein serielles GPS-Signal. Da wir RJ45-Netzwerkanschlüsse verwenden, gehe ich hier auf diesen flugzeugseitigen Anschluss ein. Andere ‚Kabelenden’ zum Flugzeug hin sind denkbar.

Abbildung 1: Der geöffnete Autoadapter.

In Abb. 1 sieht man den typischen 12V auf 5V Wandler der besagten 3in1-Adapter-Sets. Der Aufbau der Wandlerelektronik ist immer der gleiche. Die eingehenden 8-16V werden durch einen getakteten Step-Down-Wandler auf geregelte 5V mit einer geringen Restwelligkeit herabtransformiert. Hierbei liefert er maximal ca. 1A. Dies reicht für die meisten PDAs aus, um geladen zu werden bei gleichzeitigem Betrieb. Der PDA-seitige Anschluss ist eine normale USB-Buchse wie am PC. Hier werden jedoch nur die 5V-Leitung und GND (Masse) benutzt und beschaltet. Die zwei Datenleitungen für normalerweise USB sind nicht belegt. Hier setzt die Idee an und wir werden diese Leitungen für das ebenso serielle Nutzsignal, welches vom Flugzeug kommt, nutzen. Da wir keinen Zigarettenanzünder im Segelflugzeug besitzen und der Adapter auch nicht mehr im Automobil eingesetzt werden soll, wird kurzerhand die Sicherung, der Sicherungshalter, Die Sicherungsfeder entfernt. Ziel aller Abspeckungen ist auf Abb. 1 zu sehen. Als nächstes wird ein Patchkabel an einem Ende auf ca. 0,5m gekürzt. Man kann es auch länger oder kürzer machen, dies hängt von den Umständen im Cockpit ab.


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Abbildung 2: Das gekürzte und abisolierte Patchkabel

Abbildung 3: Belegung bei FAI konformer RJ45-Belegung

Auf der Abb. 3 sieht man die standardisierte Belegung der Kabel. Wobei ‚TX’ bedeutet, dass hier ein serielles Signal vom Flugzeug, also vom FLARM kommt. ‚RX’ heißt, das diese Leitung zum FLARM führt (Belegung der RJ45-Stecker siehe Anhang 7.1.4).

+12V GND TX RX


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Abbildung 4: Sicht auf die PDA-Buchse des Adapters und Belegung

Auf Abb. 4 sieht man die Belegung der USB-Buchse. Statt den normalen USB-Signalen liegen nun TX und RX der seriellen Verbindung (Siehe auch Anhang 7.1.1). Bevor man die Kabel anlötet, darf man die Verschraubungsteile des Adapters nicht vergessen aufzufädeln. Hier wurde noch ein Stück Schrumpfschlauch passend aufgeschrumpft, welches als Knickschutz fungiert. Ein Kabelbinder wird nach dem Zusammenbau als Zugentlastung dienen.

Abbildung 5: Aufgefädelte Verschraubungsteile des Adapters

+5VGND TX RX


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Im nächsten Schritt werden die Kabel des Patchkabels an die entsprechenden Stellen der Platine gelötet (siehe Abb. 5).

Abbildung 6: Der Spannungswandler ist fertig verdrahtet

Für den angebrachten Kabelbinder muss in den Adaptergehäusehälften noch eine Aussparung mit dem Seitenschneider angefertigt werden. Danach kann die Platine samt Kabel wieder eingepasst und das Gehäuse wieder komplettiert werden.

Abbildung 7: Der Adapter - fertig zum Verschließen


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Abbildung 8: Der fertige Adapter, bereit zum Einsatz

Nach dem Zusammenfügen der beiden Gehäusehälften werden die aufgefädelten Verschraubungsteile wieder aufgeschraubt und somit das Gehäuse verschlossen. Wer will, kann noch um den schmalen Teil, wo vorher die Massefedern herausschauten, noch ein paar Lagen Isolierband wickeln. Nun kommen von rechts (siehe Abb. 8) 12V und GPS-Daten und links verlassen letztere ungefiltert und stabilisierte 5V den Adapter am USB-Anschluss.

FLARM Einbauanleitung - Das PDA-Kabel

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3. Das PDA-Kabel Das im 3in1-Set enthaltene Kabel ist ein USB Lade- und Synchronisations-Kabel. Um es zu einem Seriellen Lade- und Synchronisations-Kabel umzufunktionieren, müssen lediglich zwei Kabel im Stecker zum PDA umgelötet werden (siehe Abb. 9). Dies gelingt, da diese Stecker immer voll mit Kontakten besetzt sind. Fast jedes PDA besitzt nun noch einen seriellen Port, der auf diesen Steckkontakt geführt wird. Betrachtet man den geöffneten Stecker, so sieht man, dass nur die USB-Anschlüsse belegt sind. Die Belegungstabelle des PDAs verrät nun die Position des seriellen Ports. Mit einer feinen Lötspitze kann man nun das grüne und das weiße Kabel ablöten. Im Anhang (7.1.5 für das MDA und 6 für IPAQ/HP) finden sich die Positionen am Stecker.

Abbildung 9: Geöffneter und modifizierter PDA-Stecker

Sind die Leitungen wieder festgelötet, empfiehlt es sich ein Stückchen Tesafilm zusammenzukleben und das entstehende, nicht klebende Folienstück zwischen die Kontakte zu schieben, um einen Kurzschluss sicher vermeiden zu können. Wer so ein dünnes Stück Schrumpfschlauch besitzt, darf das auch gerne benutzen.

FLARM Einbauanleitung - Das PDA-Kabel

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Nun kann der Stecker wieder geschlossen werden und einem Testlauf im Flugzeug steht nichts mehr im Weg.

Abbildung 10: Testlauf des Adapterkabels im Cockpit

Auf Abb. 10 ist das Kabel zum ersten Mal im Einsatz und liefert erwartungsgemäß den Ladestrom (orange LED am PDA leuchtet) und das GPS-Signal vom FLARM. Dass das Signal stimmt, zeigt uns die Autonavigationssoftware TomTom auf dem PDA sehr anschaulich. Die ASK 21 steht in unserer Montabaurer Flugzeughalle (blauer Pfeil auf dem Bildschirm) und auf der Karte sieht man die genaue Position dieser neben der Landesstrasse und weiter nördlich verläuft die B49 (Für Skeptiker: http://www.lscww.de/Anfahrt.48.0.html). Beispiele des fliegenden Einsatzes findet man am Ende dieser Anleitung im Kapitel 5.

FLARM Einbauanleitung - Der PC-Adapter

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4. Der PC-Adapter Will man nun das PDA am PC anschließen, so wird dies mit dem modifizierten USB-Kabel nicht mehr gelingen. USB ist zwar seriell aber ein wenig hoch getaktet für den seriellen Port des PDAs ;o) Da nun die meisten neueren Rechner (vor allem Notebooks) nicht mehr in den Genuss einer seriellen Schnittstelle im alten Sinne kommen (dafür aber um so mehr USB-Ports), muss ein USB-Seriell-Wandler her. Nicht nur kann dieser für dieses Projekt hier verwendet werden, sondern auch zum Zwecke des Auslesens des FLARMs oder für dessen Software-Updates. Diese Wandler bekommt man z.B. sehr günstig bei ebay als Neuware schon für unter 10,-€. Nun besitzt man einen seriellen D-Sub 9 Ausgang am PC, jedoch kann man seinen PDA immer noch nicht daran anschließen. Als nächstes benötigen wir das modifizierte Kabel aus Kapitel 2. Um das nun noch fehlende Verbindungsstück von D-Sub auf USB geht es in diesem Kapitel. Für dieses Kunststück benötigen wir zwei weitere Kabel:

• Serielles Verlängerungskabel (Stecker auf Buchse, 1 zu 1 beschaltet) • USB-Verlängerungskabel (Stecker A auf Buchse A)

Diese Kabel bekommt man im Computerhandel oder ebenfalls bei ebay zu Preisen im einstelligen Eurobereich (1 - 3,-€ ohne Versand). Das serielle Kabel wird in zwei Hälften geschnitten. Wir benötigen hier nur die Seite mit der Buchse (weiblich, siehe Abb. 11). Eine Messung der Belegung muss dann durchgeführt werden, um die TX- und RX-Leitungen zu finden. Diese belegen bei D-Sub 9 die Kontakte 2 und 3 (siehe Anhang 7.1.2). Hierbei ist TX und RX wie bei dem FLARM zu sehen, d.h. TX bedeutet der PC sendet Daten und diese soll das PDA empfangen.

Abbildung 11: Die verwendete Hälfte des seriellen Verlängerungskabels


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Im nächsten Schritt wird das USB-Kabel aufgeschnitten. Hierzu schneidet man es in zwei Hälften. Nach dem Abisolieren sieht man die vier Adern und die Masseummantelung (siehe Abb. 12).

Abbildung 12: Das aufgeschnittene USB-Kabel (Buchsenende)

Masse, die schwarze und die rote Ader können direkt wieder miteinander verbunden werden, da die 5V des USB-Ports vom PC kommen sollen. Sie sollen das PDA wie gewohnt aufladen.

Abbildung 13: Die Spannungsversorgung übernimmt der USB-Port des PCs


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Das Geheimnis ist nun die Verbindung der zwei USB-Datenleitungen mit den zwei Adern des vorbereiteten seriellen Kabels (siehe Abb. 14). Bei dem Löten ist auf Verwendung von Isolierband oder besser, geeignetem Schrumpfschlauch zu achten.

Abbildung 14: Serielle Verbindung ist hergestellt

Im Anschluss, wenn alle Verbindungen gelötet und isoliert sind, kommt noch eine komplette Ummantelung mit Schrumpfschlauch, evtl. noch ein Kabelbinder zur Zugentlastung.

Abbildung 15: Das fertige Adapterkabel

Nun ist das Adapterkabel fertig und kann getestet werden.


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Abbildung 16: Die komplette Verkabelung für den PC-Einsatz

Auf Abb. 16 sieht man das komplette, zusammengesteckte Setup. Links sind die zwei USB-Stecker zu sehen, welche am PC anzubringen sind. Links unten ist der USB-Seriell-Wandler zu sehen. Dieser gibt sein serielles Signal auf das schwarze, serielle Kabelstück. Nun wird dieses an der eben hergestellten Verbindung in das USB-Kabel eingespeist. An die USB-Buchse des USB-Verlängerungskabels kann nun das modifizierte USB-Ladekabel des PDAs eingesteckt werden. An dessen Ende kommt das PDA und erhält nun die 5V und das serielle Signal des PCs. Das PDA kann nun mit einem Schwanenhals in der Haube oder auf dem Tisch verankert werden.

FLARM Einbauanleitung - Der Einsatz des Adapters

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5. Der Einsatz des Adapters 5.1. In der Luft Das Foto der Abb. 17 entstand im Sommer 2006, als wir wieder einmal Fliegerlager in den Alpen machten. Das MDA ist mit einem Schwanenhals am Haubenglas befestigt. Das Adapterkabel ist mit dem PDA-Panel des Flugzeugs verbunden. Dieses Panel sitzt bei dieser LS 4 genau hinter dem FLARM-Display (rechts oben auf dem Instrumentenbrett). Neben den relevanten Flugdaten erhält man Auswertungen des Fluges und ebenso die Positionen anderer Flugzeuge vom FLARM (siehe Abb. 18).

Abbildung 17: MDA im LS 4 Cockpit in 3700m über den Alpen

Abbildung 18: Im Pulk im Aufwind – FLARM Ziele auf der Karte

FLARM Einbauanleitung - Der Einsatz des Adapters

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5.2. Am Boden Ist Winter oder schlechtes Wetter, so nutze ich immer öfter den Segelflugsimulator ‚Condor’ (www.condorsoaring.com). Dieser ermöglicht nicht nur eine realistische Simulation von Wetter und ganzen Wettbewerben, sondern auch die Ausgabe der erflogenen Position auf eine vorhandene serielle Schnittstelle des PCs. Hier kommt nun das im Kapitel 3 angefertigte Adapterkabel ins Spiel. Dieses macht nun das PDA Simulatortauglich (siehe Abb. 19). Wie korrekt die Darstellung ist, kann man auf Abb. 20 erahnen. Beim Flug nördlich von Unterwössen erkennt man alle Details in der Ausschnittvergrößerung des PDAs.

Abbildung 19: Das PDA am Simulator – perfekte Symbiose

Abbildung 20: Darstellung bei Unterwössen mit Detailvergrößerung (pocket*strepla)

FLARM Einbauanleitung - Fazit

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6. Fazit PDAs sind eine tolle Erweiterung des digitalen Lebens und man kann sie vielfältig einsetzen. Doch nachdem sie im KFZ als Navigationsgerät nicht mehr wegzudenken sind, erobern sie nun auch die Luft. Um diesen Weg zu erleichtern und für PDA-Besitzer günstig zu realisieren, habe ich diese Anleitung geschrieben. Sie soll zeigen, wie einfach und günstig eine Verbindung zu bestehender Instrumentierung und einem vorhandenen PDA hergestellt werden kann. Das nun der Simulator ‚Condor’ ebenfalls einen GPS-Ausgang besitzt, erweitert nur mal wieder mehr die Einsatzmöglichkeit des PDAs. Kapitel 1 und 2 sind optimal auf die Anleitung für den Einbau von FLARM in Flugzeuge abgestimmt, können aber auch leicht an eigene Bedürfnisse angepasst werden. Viel Spaß beim Nachbauen, Marcel Blank P.S.: Anregungen und Fragen bitte an [email protected]

FLARM Einbauanleitung - Anhang

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7. Anhang 7.1. Steckerbelegungen rund um FLARM/PC/PDA Hier findet man Belegungen und Bedeutungen typischer Stecker und Verbindungen im Bedeutungsbereich dieser Anleitung.

7.1.1. USB-Buchse (PC-Seite):

1: +5V 2: USB-weiß, RX – Signal an FLARM von PDA, grün-weißes Patch-Kabel 3: USB-grün, TX – Signal von FLARM an PDA, blaues Patch-Kabel 4: GND

7.1.2. Seriell (Stecker – PC-Seite):

Pin1: CD Carrier Detect Pin2: RD Receive Data Pin3: TD Transmit Data Pin4: DTR Data Terminal Ready Pin5: GND Masse Pin6: DSR Data Set Ready Pin7: RTS Request to Send Pin8: CTS Clear to Send Pin9: RI Ring Indicator

7.1.3. 8pol Stecker (RJ45)

Aus FLARM-Handbuch Nummerierung weicht von Standard ab!

Orange (1,2): –, GND Grünweiß (3): RX – Signal an FLARM von PDA Blau (4): TX – Signal von FLARM an PDA Braun (7,8): +, 12V


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7.1.4. MDA

The MDA connector pinout

1 CAR_MIC_IN

2 GND / SENSE

3 CAR_AUDIO_R

4 CAR_AUDIO_L

5 ANALOG GND

6 RS232_DCD

7 RS232_CTS

8 RS232_TXD an FLARM

9 RS232_RTS

10 RS232_RXD von FLARM kommend

11 RS232_DTR

12 IN_CALL

13 USB_VDD

14 UDC+

15 UDC-

16 GND

17 GND

18 GND

19 CAR_ON#

20 V_ADP

21 V_ADP

22 V_ADP

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